为了提高旋转全球卫星导航系统(GNSS)短基线双天线/微惯性测量单元(MIMU)组合系统的定向精度，该文构建了其紧组合系统。紧组合算法将GNSS的伪距、伪距率和载波相位作为旋转GNSS双天线/MIMU组合系统的观测量，用扩展卡尔曼滤波进行估计，估计得到的状态量对系统进行闭环反馈，最后得到组合系统的定向结果。对旋转GNSS双天线/MIMU组合导航系统的船载试验数据进行了紧组合离线解算，结果表明，当GNSS基线为0.3 m时，组合系统的航向误差小于1°，俯仰角和横滚角误差小于0.1°。

全球气候变暖已导致多年冻土发生严重的退化, 现已威胁到许多区域的生态安全, 特别是作为五大畜牧业生产基地的天山地区。 当前区域内的研究多针对冰川进行分析, 较少对多年冻土深入挖掘。 通过39景ENVISAT ASAR影像（覆盖时间从2003年6月17日到2010年6月15日）, 利用SBAS-InSAR方法监测区域内多年冻土区的地表形变现状。 详细介绍算法原理, 生成ASAR数据集单视复数影像的连接图时, 以空间和时间基线距分别小于500 m和550 d为原则, 生成126幅差分干涉图。 其中因基线和多普勒质心差的原因, 6景ASAR影像没有进行配对。 生成连接图后, 配合STRM V4版本的DEM数据, 经过干涉图去平、 自适应滤波、 相干系数图生成、 相位解缠后, 再对这126对干涉图进行质量较差52对的移除。 利用地面控制点, 进行轨道精炼和重去平等操作, 估算形变速率和残余地形, 经过相关系数阈值控制和奇异值分解(SVD)方法, 再结合空间低通滤波和时间高通滤波方法, 计算得到研究区时间序列地表形变反演。 反演结果共包括33期形变影像, 涉及时间从2004年至2010年。 根据研究区形变结果可知, 虽然区域内有不同程度的沉降和抬升, 但整体的形变速率在±5 cm·yr-1之内, 平均形变速率为(-0.07±3.38) mm·yr-1, 说明研究区内地表存在轻微的沉降现象。 此外以3 000 m海拔为界, 分别探讨分布季节冻土和多年冻土的平原地区和山地区域形变规律发现, 平原地区的形变主要表现为抬升, 仅北方接近城市的区域表现出强烈的沉降现象。 而山区的形变结果则较为零散, 整体形变基调以沉降为主, 大体上在西部和东部地区分别呈现出沉降和抬升现象。 海拔高于3 000 m的形变点存在15 198个, 利用温度和降水数据, 探讨形变点不同形变间隔和总体样本的温度和降水年变化规律后得知, 总体和不同变形速率间隔的形变样本点基本都呈现出逐步变暖的趋势。 并且研究区的山区地表形变速率小于-2.0 cm·yr-1、 在-2.0～2.0 cm·yr-1之间和大于2.0 cm·yr-1的样本点数量依次为6 364, 6 449和2 385个, 山区地表负值的区域多于正值的区域, 体现出该区域的沉降位置多于抬升位置, 也同全球变暖, 冻土退化, 地表发生沉降的规律相一致。 利用主动微波波谱段的ASAR数据, 成功反演了2004年至2010年间的研究区地表形变结果, 并从地表形变反演结果的空间角度、 时间角度和冻土变化的时间滞后性进行了讨论和展望。 以上研究结果期望能为天山区域多年冻土区的地表形变监测提供新的途径和参考。

针对自主无人水下潜航器在执行任务时面临导航手段少、传统航位推算存在定位误差漂移、单一导航方式不足以满足执行水下精确任务的要求等问题, 提出了一种基于超短基线水声定位系统、全球卫星定位系统和磁罗盘等传感器组合导航的方法, 并对其中涉及的坐标转换进行了详细说明。利用卡尔曼滤波对潜航器的位置进行估计, 以获取控制和导航所需的位置信息及速度信息, 不存在定位漂移问题, 导航定位精度优于10 m, 满足自主无人潜航器在水下长时间执行任务的要求。该方法在自主无人水下潜航器上进行了试验验证。

针对水下潜航器惯导系统的定位误差积累和容错性差等问题, 分析了水声超短基线的相位差定位方法, 推导了基于惯导提供实时位置、姿态误差角信息的惯导/超短基线（INS/USBL）导航解算过程及其坐标转换。结合惯导/ 多普勒测速（INS/DVL）滤波器, 给出INS/USBL/DVL组合导航联邦滤波在3种信息融合算法下的应用。通过MATLAB仿真对导航算法进行了验证, 结果表明该导航算法能够抑制惯导系统误差随时间发散的问题, 能充分利用了3种导航系统提供的参数信息, 且状态维数低, 滤波收敛速度快, 其中基于精度因子信息分配方法的导航系统误差最小。容错性验证结果显示, 当超短基线出现故障时, 重构后的组合导航系统在较高航速情况下依旧能提供有效的导航参数。所提出的INS/USBL/DVL组合导航联邦滤波方法能够精确地提供水下潜航器的各位导航参数信息, 且具有较高的容错性和稳定性。